Аппаратура навигации и посадки. Курс МП-70: Методические указания к выполнению лабораторной работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственный университет аэрокосмического приборостроения

Методические указания к выполнению лабораторной работы

Составил – Крючков В.

Санкт-Петербург 1998

2

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение принципов построения и экспериментальное исследование основных характеристик бортовой аппаратуры навигации и посадки "Курс МП-70". Основные сведения об аппаратуре "Курс МП-70", системах VOR, ILS и СП-50, необходимые для выполнения экспериментальных исследований на лабораторной установке и отчёта о работе, изложены в разделе 4. Более подробно с этими вопросами можно ознакомиться, например, в [1] - [3].

1. Состав лабораторной установки Лабораторная установка включает действующий комплект аппаратуры "Курс МП-70", лабораторный имитатор маяков (ЛИМ), лабораторный стенд и осциллограф. ЛИМ расположен в правой части лабораторного стола, предназначен для имитации сигналов навигационных маяков VOR и посадочных маяков ILS и СП50 и состоит из двух блоков - ВЧ и НЧ. Сигналы с выхода ЛИМ подаются на антенный вход аппаратуры "Курс МП-70" по кабелю. В лаборатории исследования выполняются с одним полукомплектом аппаратуры "Курс МП-70".

2. Порядок выполнения работы 2.1. Проверка функционирования аппаратуры 2.1.1. Подготовка к проверке Проверка функционирования осуществляется от встроенной системы контроля. Перед проверкой установите на "Селекторе режимов" переключатель "ILS - СП-50" в положение "ILS", тумблер на "Селекторе курса 1" и на "Селекторе курса 2" установите значение "000". На правой панели стенда включите тумблеры 27 В, 115 В и 220 В и убедитесь в наличии питания стенда по приборам стенда. Проверьте, что ЛИМ выключен ( кнопки-табло "Сеть" на его передних панелях не должны гореть). 2.1.2. Проверка функционирования в режиме посадки Установите на "Пульте управления 2" частоту 108,10 МГц. Это одна из 40 частот, выделенных для курсовых маяков ILS. При установке этой частоты глиссадный приёмник автоматически настраивается на частоту 334,70 МГц (частота глиссадного маяка, работающего одновременно с курсовым). Включите оба полукомплекта "Курс МП-70" тумблерами на "Пульте управления 1" и "Пульте управления 2". После включения органы индикации будут находиться в следующем состоянии:

3 - лампочки "К2" (курс, 2-й полукомплект) и "Г2" (глиссада, 2-й полукомплект) не горят; - курсовой и глиссадный блинкеры (от англ. blinker, blink - мигать, мерцать), расположенные, соответственно, в 1-й и 3-й четвертях шкалы "Команднопилотажного прибора 2", открыты (открытому состоянию соответствуют чередующиеся чёрно-белые секторы блинкера); - вертикальная и горизонтальная (курсовая и глиссадная) планки нульиндикатора "Командно-пилотажного прибора 2" пересекаются в центре шкалы. Нажмите левую кнопку на "Пульте управления 2" и удерживайте её нажатой, при этом органы индикации перейдут в следующее состояние: - горят лампочки "К2" и "Г2"; - закрыты курсовой и глиссадный блинкеры; - звучит сигнал пролёта дальнего маркерного маяка; - горит индикатор "Зв" (звонок) и "Д" (дальний) на средней панели стенда; - планки нуль-индикатора отклоняются в направлении, указанном на кнопке (влево-вверх). Напомним, что точка пересечения планок соответствует глиссаде, формируемой посадочными маяками, а центр неподвижной шкалы - продольной оси самолёта. При нажатии левой кнопки имитируется смещение самолёта вправо-вниз от глиссады (со стороны захода на посадку). Отпустите кнопку. Внимание! Не нажимайте одновременно несколько кнопок! Нажмите центральную кнопку и удерживайте её нажатой, при этом планки займут нулевое положение, тон звукового сигнала будет соответствовать среднему маркерному маяку, на панели стенда загорится индикатор "С" (средний). При нажатии правой кнопки планки отклонятся вправо-вниз, загорится индикатор "Б" (ближний) и изменится тон звукового сигнала. 2.1.3. Проверка функционирования в режиме навигации Установите на "Пульте управления 2" частоту 108,00 МГц. Это один из 160 каналов, выделенных для маяков VOR. Нажмите левую кнопку, после чего органы индикации перейдут в следующее состояние: - горит лампочка "К2"; - закрыт курсовой блинкер; - горит индикатор "ОТ 2" на средней панели стенда; - стрелка с номером 2 на "Индикаторе углов" показывает (после отработки) значение азимута 180 град; - на шкалах индикатора азимута навигационно-посадочного устройства 2 (правый блок) устанавливается 180 град. Нажатию центральной кнопки соответствует азимут 0 град. и свечение индикатора "НА 2", нажатию правой - азимут 180 град. и свечение индикатора "ОТ 2" (как для левой кнопки).

4

2.2. Исследование режима навигации 2.2.1. Подготовка аппаратуры При выполнении п.2.2. используйте рис.6 - функциональную схему в режиме VOR, и рис.5. Подготовьте к работе имитатор маяков - прибор ЛИМ. На блоке НЧ ЛИМ органы управления установите в следующие положения: - "дискретно-плавно" - в положение "дискретно"; - переключатель азимута - 0 град.; - "режим работы" - в положение "VOR"; - "ILS" - в 0 град.; - РГМ, КАМ - в "0%"; - кнопку "1020" - отжать. На блоке ВЧ ЛИМ установите частоту 108,00 МГц, уровень выходного сигнала 2×102 микровольт (ручками "Микровольты" и "Множитель"). Обратите внимание, что уровень выходного сигнала индицируется на двух шкалах: на одной - в микровольтах, на другой - в децибелах. Проверьте, что отжата кнопка "Маркер". Положение остальных органов управления ЛИМ - произвольное. Включите каждый из блоков ЛИМ, нажав кнопки-табло "Сеть". Ручкой "Уровень несущей" на блоке ВЧ установите стрелку прибора на отметку 100. При данном положении органов управления на выходе ЛИМ присутствует сигнал VOR, соответствующий азимуту 0 град., то есть с нулевым сдвигом фаз между сигналами "Опорная фаза" и "Переменная фаза". Проверьте, чтобы на "Пульте управления 2" было установлено значение частоты 108,00 МГц, а на "Селекторе курса 2" - 0 град. Лампочка "К2" должна гореть, а курсовой блинкер должен быть закрыт. На "Индикаторе углов" стрелка 2 должна отработать значение 0 град. 2.2.2. Прохождение сигнала в автоматическом и ручном каналах а) Включите осциллограф и поставьте его органы управления в положения, обозначенные белыми метками. Ручки плавной регулировки, совмещённые со ступенчатыми, поверните вправо до щелчка. Подключите 1-й канал осциллографа к гнезду 4 "Выход НЧ курс". Наблюдайте результирующую огибающую сигнала. Увеличив скорость развёртки осциллографа, наблюдайте сигнал поднесущей. Верните скорость развёртки в прежнее положение. Переключите режим работы осциллографа в положение "..." и подключите 2-й канал осциллографа к гнезду 14 "Перем. контр.". Установите скорость развёртки в положение 5мс и ручкой смещения изображения по горизонтали совместите максимум (минимум) сигнала по 2-му каналу осциллографа с одной из левых вертикальных линий (рисок), нанесённых на экране осциллографа (можно с крайней левой). Ручкой плавной регулировки скорости развёртки установите расстояние между двумя максимумами (минимумами) сигнала равным 6 делениям. В этом случае одно деление соответствует запаздыванию по фазе на 60 град., а левая

5 вертикальная линия, проходящая через максимум (минимум), будет являться началом отсчёта времени для этой и остальных осциллограмм. До окончания исследования по п. 2.2. ручку смещения изображения по горизонтали не трогайте. Зарисуйте осциллограммы с соблюдением масштабов и разности фаз (осциллограммы №1 и №2 соответственно с каналов 1 и 2). б) Подключите 1-й канал осциллографа к гнезду 12 "Опорн. контр.". Зарисуйте осциллограмму по 1-му каналу (осц. №3). Установите правый нижний переключатель "Азимут" на блоке НЧ ЛИМ в положение 180 град. После переключения изменится вид сигнала по каналу 2. Следящая система начнёт отрабатывать сигнал, и изображение по каналу 1 начнёт двигаться по экрану. После окончания отработки, когда на "Индикаторе азимута" установится значение 180 град., зарисуйте осциллограммы по обоим каналам (осц. №4 и №5). Снова установите 0 град. на НЧ ЛИМ. Подключите микроамперметр к гнёздам "+εk осн" и "-εk осн" с соблюдением цветов на вилках и гнёздах. Микроамперметр подключён при этом параллельно сопротивлению нагрузки фазового детектора контрольного канала. Микроамперметр имеет добавочное сопротивление и является фактически вольтметром, но для использованного значения добавочного сопротивления показания микроамперметра, умноженные на 4, равны току в микроамперах, протекающему через нульиндикатор или через сопротивление нагрузки фазового детектора. Переключите азимут на НЧ ЛИМ в положение 180 град. и наблюдайте изменение сигнала на выходе фазового детектора контрольного (автоматического) канала по микроамперметру. Установите снова азимут 0 град. в) Подключите 1-й канал осциллографа к гнезду 11 "Опорн. осн.", а канал 2 - к гнезду 13 "Перем. осн.". Зарисуйте осциллограммы (осц.№6 и №7). Вращая ручку "Селектор курса" (2-й полукомплект), наблюдайте отклонение вертикальной планки нуль-индикатора и перемещение изображения сигнала по каналу 1. Подключите микроамперметр к гнёздам "+εk конт" и "-εk конт", то есть параллельно нуль-индикатору. Устанавливая на "Селекторе курса" значения из таблицы 1, измерьте значения тока. Результаты измерений занесите в табл.1. Таблица 1 6

354 357 0 3 Показания "Селектора курса", град. Ток нуль-индикатора, мкА Линейное отклонение (км) от трассы на удалении 400 км Ошибке VOR 2σ=3,6 град. соответствует отклонение ... км на удалении 400 км. При удержании самолёта в пределах ... делений нуль-индикатора суммарная ошибка VOR практически не увеличится.

Установите селектор курса в положение 90 град. Зарисуйте осциллограмму по каналу 1 (осц. №8).

6 2.2.3. Логика работы схемы "НА" - "ОТ" (полёт на маяк и от маяка) Подключите 2-й канал осциллографа к гнезду 12 "Опорн. контр.". Установите на НЧ ЛИМ азимут 90 град. Зарисуйте осциллограмму по каналу 2(осц. №9). Установите на НЧ ЛИМ азимут 270 град. Зарисуйте осциллограмму по каналу 2 (осц. №10). Переключите осциллограф в режим "I ± II". В этом режиме на осциллографе изображается сумма сигналов, поданных на каналы 1 и 2. Установите на НЧ ЛИМ азимут 0 град. Измерьте амплитуду суммарного сигнала по экрану осциллографа и наблюдайте, какая лампочка горит - "НА 2" или "ОТ 2". Изменяйте азимут на НЧ ЛИМ ступенями через 300 до 3300, наблюдения занесите в таблицу 2 (первые четыре строки табл.). Горение соответствующей лампочки отмечайте крестиком. Таблица 2 Селектор курса 90 град. Азимут на НЧ ЛИМ. 0 Град. Амплитуда суммарного сигнала (В или делений) "НА 2" "ОТ 2"

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

Селектор курса 180 град. "НА 2" "ОТ 2" 2.2.4. Измерение чувствительности Установите на выходе ЛИМ напряжение 1мкВ. Убедитесь, что лампочка "К2" на селекторе режимов не горит. Таблица 3 Реальная чувствительность "Курс МП-70" по сигналу готовности в различных режимах Чувствительность в дБ приведена относительно уровня ... мкВ Режим работы VOR ILS-L Чувствительность мкВ дБ Максимальная дальность дей400 46 ствия, км Минимальная дальность дей1 0,5 ствия, км Уровень сигнала на минимальной дальности, мкВ Требуемый диапазон регулирования АРУ, дБ

ILS-G

18 0,1

7 Увеличивайте выходной сигнал ручкой "Микровольты". Выходное напряжение ЛИМ, при котором зажигается лампочка "К2", будет равно значению реальной чувствительности аппаратуры "Курс МП-70" по сигналу готовности в режиме VOR. Запишите измеренное значение чувствительности в микровольтах и децибелах в соответствующую графу табл.3 (графа "VOR"). 2.3. Исследование режима посадки 2.3.1. Курсовой канал ILS Установите на "Пульте управления 2" частоту 108,10 МГц. Эту же частоту установите на блоке ВЧ ЛИМ и при необходимости подкорректируйте "Уровень несущей". Установите "Режим работы" НЧ ЛИМ в положение ILS-L, переключатель "РГМ-КАМ" - в положение "0%", а переключатель "Отклонение" - в правое положение. На ВЧ ЛИМ установите уровень выходного сигнала 2×102 микровольт. При данном положении органов управления на выходе ЛИМ присутствует стандартный испытательный курсовой сигнал центрирования, т.е. сигнал, соответствующий оси ВПП (взлётно-посадочной полосы), имеющий в своём составе НЧ сигнал 150 Гц с глубиной модуляции 20%, соответствующий правому лепестку ДН (диаграммы направленности) со стороны захода на посадку, и НЧ сигнал 90 Гц также с глубиной модуляции 20%, соответствующий левому лепестку. Для такого сигнала разность глубин модуляции (РГМ) допускается не более 0,002. Проверьте, что лампочка "К2" горит, курсовой блинкер закрыт, а вертикальная планка нуль-индикатора находится в нулевом положении. При выполнении данного пункта используйте функциональную схему в режиме ILS на рис.7. Измерьте реальную чувствительность "Курс МП-70" по сигналу готовности в режиме ILS-L. Для этого установите на ВЧ ЛИМ выходной сигнал 1мкВ и убедитесь, что лампочка "К2" погасла. Увеличивая выходной сигнал, определите значение, при котором "К2" горит уверенно. Занесите значение в соответствующую графу таблицы 3 (ILS-L). Установите уровень выходного сигнала 2×103 мкВ. Соедините 1-й канал осциллографа с гнездом 4 "Выход НЧ курс" и зарисуйте осциллограмму (осц. №11). Установите переключатель РГМ/КАМ на НЧ ЛИМ в положение 40% (цифры красного цвета) и зарисуйте осциллограмму (осц.№12). Установите переключатель "Отклонение" на НЧ ЛИМ в левое положение и зарисуйте осциллограмму (осц.№13). Верните переключатель РГМ/КАМ в положение 0%. Подключите микроамперметр к гнёздам "+εk осн" и "-εk осн". Измерьте значения тока отклонения нуль-индикатора (с помощью микроамперметра) для различных значений РГМ для левого и правого положений переключателя "Отклонение". Результаты наблюдений занесите в табл.4.

8 Таблица 4 Зависимость тока отклонения от РГМ для курсового канала РГМ, % 0 3,1 6,2 7,75 8,15 9,3 12,4 15,5 18,6 Ток, мкА вправо влево откл. 2.3.2. Глиссадный канал Установите на блоке ВЧ ЛИМ частоту 334,70 МГц, при необходимости подкорректируйте "Уровень несущей". Установите "режим работы" НЧ ЛИМ в положение ILS-G, переключатель "РГМ-КАМ" - в положение "0%", а переключатель "Отклонение" - в правое положение. На ВЧ ЛИМ установите уровень выходного сигнала 2×102 микровольт. При данном положении органов управления на выходе ЛИМ присутствует стандартный испытательный глиссадный сигнал центрирования. Проверьте, что лампочка "Г2" горит, глиссадный блинкер закрыт, а горизонтальная планка нуль-индикатора находится в нулевом положении. При выполнении данного пункта используйте функциональную схему в режиме ILS на рис.7, при этом глиссадному каналу соответствуют обозначения в скобках. Измерьте реальную чувствительность "Курс МП-70" по сигналу готовности в режиме ILS-G. Для этого установите на ВЧ ЛИМ выходной сигнал 1мкВ и убедитесь, что лампочка "Г2" погасла. Увеличивая выходной сигнал, определите значение, при котором "Г2" горит уверенно. Занесите это значение в таблицу 3. Установите уровень выходного сигнала 2×103 мкВ. Соедините 1-й канал осциллографа с гнездом 8 "Выход НЧ глисс." и зарисуйте осциллограмму (осц. №14). Установите переключатель РГМ-КАМ на НЧ ЛИМ в положение "80%" и зарисуйте осциллограмму (осц. №15). Установите переключатель "Отклонение" на НЧ ЛИМ в левое положение и зарисуйте осциллограмму (осц. №16). Верните переключатель РГМ-КАМ в положение "0%". Подключите микроамперметр к гнёздам "+εr осн" и "-εr осн". Измерьте значение тока отклонения нуль-индикатора (с помощью микроамперметра) для различных значений РГМ для левого и правого положений переключателя "Отклонение". Результаты наблюдений занесите в таблицу 5. Таблица 5 Зависимость тока отклонения от РГМ для глиссадного канала РГМ, % 0 3,5 7,0 8,75 9,2 10,5 14,0 17,5 21,0 Ток, мкА, отклонения

вправо влево

9 2.3.3. Курсовой канал СП-50 При выполнении данного пункта используйте функциональную схему "Курс МП-70" в режиме VOR (рис.6) и материалы п.4.5. Установите органы управления осциллографом в положения, указанные белыми метками, длительность развёртки - 5 миллисекунд. На "Селекторе режимов" переключатель "ILS - СП-50" установите в положение "СП-50", на "Пульте управления 2" наберите частоту 108,10 МГц. Эту же частоту установите на ВЧ ЛИМ , там же установите уровень выходного сигнала 2×103 мкВ. На НЧ ЛИМ переключатель режимов установите в положение "СПК", переключатель "Отклонение" - в правое положение, переключатель "РГМКАМ" (Коэффициент Амплитудной Модуляции) - в положение "21%". После выполнения указанных действий должна гореть лампочка "К2", курсовой блинкер должен быть закрыт, вертикальная планка нуль-индикатора должна отклониться вправо. Подключите 1-й канал осциллографа к гнезду 4 "Выход УНЧ курс". Наблюдайте структуру сигнала, увеличив скорость развёртки. Верните скорость развёртки в положение 5 мс. Подключите 2-й канал осциллографа к гнезду 11 "Опорн.осн." и включите на осциллографе режим "...". Зарисуйте осциллограммы с обоих каналов осциллографа (осц. №17 и №18). Подключите 1-й канал осциллографа к гнезду 13 "Перем. осн.", зарисуйте осциллограмму по каналу 1 (осц. №19), запишите значение РГМ-КАМ и положение переключателя "Отклонение", измерьте амплитуды сигналов. Измените положение переключателя "Отклонение" на противоположное и зарисуйте осциллограмму по 1-му каналу (осц. №20), измерьте амплитуду. Установите РГМ-КАМ в положение 10,5% и при двух положениях переключателя "Отклонение" зарисуйте осциллограммы по каналу 1 (осц. №21 и №22) с указанием значений амплитуд. Установите РГМ-КАМ в положение "0%" и зарисуйте осциллограмму по каналу №1 (осц. №23).

3. Требования к содержанию отчёта 3.1. Общие требования В отчёте используйте формулы и исходные данные, изложенные в разделе 4. В отчёте приведите результаты лабораторных исследований (осциллограммы и таблицы), их объяснение, выводы, функциональные схемы в режимах навигации и посадки с указанием контрольных гнёзд для наблюдения осциллограмм. Конкретные требования к содержанию отчёта о наблюдениях и измерениях, выполненных в п.п. 2.2-2.3, изложены, соответственно, в п.п. 3.2-3.3

10 3.2. Требования к содержанию отчёта по п.2.2. А. Осциллограммы 1-10 изобразите в едином масштабе времени. За нулевой отсчёт времени примите момент прохождения осциллограммы №2 через максимум. Каждой осциллограмме 2-10 поставьте в соответствие вектор. За опорный вектор, относительно которого изображается положение остальных векторов, примите вектор, соответствующий сигналу на осциллограмме 2, и изобразите этот вектор направленным вертикально вверх. Б. При изображении осциллограммы 1 обратите внимание, что , как глубина амплитудной модуляции несущей сигналом поднесущей равна 30%, так и глубина амплитудной модуляции несущей сигналом "Переменной фазы" также равна 30% (см. рис.2) В. Дайте объяснение разности фаз между сигналом на осц.2 и сигналом "Переменной фазы" на осц.1. Выразите задержку в миллисекундах. Г. Рассчитайте значения линейного отклонения (в км) самолёта от трассы для всех значений отклонений вертикальной планки в табл.1. Удаление самолёта от маяка примите равным 400 км, т.е. равным дальности прямой видимости на высоте полёта примерно 10 км. Рассчитайте отклонение для ошибки VOR 2σ=3,6 град. Принято считать, что если ошибки "складываются под корнем" и одна из них равна примерно 30% от другой, то первая ошибка практически не влияет на суммарную. Действительно, ( 0,3 ⋅ x ) 2 + x 2 ≈ 1,04x. Основываясь на этом предположении, определите, в пределах какой части шкалы нуль-индикатора пилот (или автопилот) должен удерживать самолёт, чтобы эта ошибка практически не увеличила суммарную ошибку VOR (используйте график рис.5). Результаты представьте в виде табл.1. Д. По результатам измерений в табл.2 постройте зависимость амплитуды суммарного сигнала от азимута. Укажите на графике порог срабатывания схемы "НА" - "ОТ". Предположите, что на "Селекторе курса" установлено значение 180 град. Определите, при каких значения азимута на НЧ ЛИМ будут гореть лампочки "НА2" и "ОТ2". Результаты занести в табл.2 крестиками. Е. По результатам измерений в табл.3 рассчитайте, относительно какого уровня измеряется чувствительность в децибелах в приборе ЛИМ. Предположите, что на максимальной дальности действия уровень принимаемого на борту сигнала от соответствующего маяка равен реальной чувствительности. Исходя из этого предположения, оцените уровень сигнала на минимальной дальности (в мкВ) и требуемый диапазон регулирования АРУ (в дБ). (Приведённые в табл.3 значения минимальных дальностей несколько отличаются от технических условий на аппаратуру).

11 3.3. Требования к содержанию отчёта по п.2.3 3.3.1. Курсовой канал ILS A. Осциллограммы 11-13 изобразите в едином масштабе времени. Б. По результатам измерений в табл.4 постройте зависимость курсового тока отклонения εk от РГМ. Аппроксимируйте полученную зависимость прямой, проходящей через начало координат. Вычислите Sεk (см. п.4.3.2) и результат занести в табл.6. В. Используя полученное значение Sεk, уточните токи отклонения εk для стандартного сигнала отклонения и для границы курсового сектора. Рассчитайте ток отклонения для стандартного испытательного сигнала центрирования. Результаты занесите в табл.6. Таблица 6 Курсовой сигнал ILS Крутизна характеристики курсового приёмника ... мкА/ед РГМ Курсовой сектор = 4 град/±2 град/ Крутизна углового отклонения Sϕ = 0,225 радиан/ед РГМ Длина ВПП = 4000 м Удаление маяка ILS-L от конца ВПП = 500 м Номер Название РГМ,% U90/U150 εk сигнала сигнала мкА раз дБ 1

2 3 4

Стандартный испытательный сигнал центрирования Стандартный сигнал отклонения Сигнал на границе курсового сектора Сигнал, соответствующий 1/3 ошибки курсового канала системы посадки 2-й категории

Линейное отклонение от оси у порога ВПП, м

≤0,02

9,3 15,5

2,5

Г. Часто принято выражать РГМ в децибелах, понимая под РГМ отношение амплитуд напряжений U90/U150 на выходе фильтров. Используя соотношения п.4.3.2, получите для сигналов в табл.6 значения U90/U150 в естественных единицах и в децибелах. Д. Для всех сигналов из табл.6 рассчитайте линейное отклонение самолёта от оси у порога ВПП в метрах. Длина ВПП и удаление маяка даны в табл.6. Е. Формируемая маяками линия курса имеет ошибки. Эти ошибки для систем посадки 2-й категории не должны превышать такого значения, чтобы обеспе

12 чить вывод самолёта к порогу ВПП с отклонением не более ±7,5 м. Для того, чтобы ошибка пилотирования не влияла существенно на эту суммарную ошибку, примем её равной 2,5 м. Для такого значения рассчитайте РГМ, εk и U90/U150 . Ж. Используя график на рис.5, рассчитайте, какое положение должна занять вертикальная планка для сигналов 2,3,4, из табл.6. Нарисуйте шкалу нуль-индикатора и нанесите на ней положение вертикальной планки для этих сигналов. 3.3.2. Глиссадный канал ILS Требования к содержанию отчёта аналогичны требованиям в п.3.3.1. Результаты расчётов занесите в табл.7. Таблица 7 Глиссадный сигнал ILS Крутизна характеристики глиссадного приёмника ... мкА/ед РГМ Курсовой сектор = 1,3 град/±0,65 град/ Крутизна углового отклонения Sθ = 0,065 радиан/ед РГМ Удаление маяка ILS-G от начала /порога/ ВПП = 300 м Номер Название РГМ,% U90/U150 εг сигнала 1

2 3 4

сигнала Стандартный испытательный сигнал центрирования Стандартный сигнал отклонения Сигнал на границе глиссадного сектора Сигнал, соответствующий 1/3 ошибки глиссадного канала системы посадки 2-й и 3-й категории

мкА

раз

дБ

Линейное отклонение от глиссады у порога ВПП, м

0,02

9,2 17,5

0,4

Удаление маяка ILS-G от начала ВПП примите равным 300 м. Ошибки маяков систем 2-й и 3-й категории должны обеспечивать вывод самолёта к порогу ВПП с отклонением от глиссады не более 1,2 м. Результаты расчётов нанесите на рисунок шкалы нуль-индикатора в виде положения горизонтальной планки. 3.3.3. Курсовой канал СП-50 Осциллограммы 17-23 изобразите в едином масштабе и относительно единого нулевого отсчёта времени.

13

4. Исходные данные к выполнению отчёта о работе 4.1. Общие сведения об аппаратуре "Курс МП-70", системах VOR, ILS и СП-50 Бортовая аппаратура "Курс МП-70" предназначена: 1) для ближней навигации по азимутальным радиомаякам метрового диапазона волн международной системы ближней навигации VOR/DME* ; 2) для посадки по радиомаякам метрового диапазона волн международной системы посадки ILS**; 3) для посадки по радиомаякам метрового диапазона волн отечественной системы посадки СП-50. Международная система VOR/DME является системой ближней навигации, т.е. обеспечивающей навигацию в пределах прямой видимости - примерно 400 км. Система VOR/DME имеет территориально совмещённые маяки: азимутальный маяк VOR и дальномерный маяк DME. Маяки работают независимо и могут использоваться как самостоятельные средства. Маяки VOR получили широкое распространение за рубежом, их параметры регламентированы документами ICAO (International Civil Aviation OrganizationМеждународная организация гражданской авиации). Маяки VOR устанавливаются также в международных аэропортах и на воздушных трассах СССР, выделенных для полётов самолётов зарубежных авиакомпаний. Существует несколько разновидностей азимутальных маяков VOR. Аппаратура "Курс МП-70" предназначена для работы со стандартным VOR. В сложных условиях ошибка определения азимута (2σ) не должна превышать 3,6 град. Радиомаячные системы посадки отличаются допустимым при посадке минимумом погоды и используемым диапазоном радиоволн. В соответствии с метеоусловиями различают системы 1, 2 и 3 категорий (по нормам ICAO): 1-я категория - обеспечение посадки до высоты 60 м; 2-я категория - обеспечение посадки до высоты 15 м; 3-я категория - до нулевой высоты. В настоящее время на аэродромах гражданской авиации находятся в эксплуатации радиомаячные системы посадки трёх типов: СП-70, СП-75, СП-80 [5, стр.127]. По принципу действия они относятся к типу ILS, при этом СП-70 удовлетворяет требованиям 3-й категории в аэропортах с благоприятными условиями местности и требованиям 1-й и 2-й категорий в аэропортах со сложным рельефом, СП-75 - требованиям 1-й и 2-й категорий , СП-80 - подобна СП-70 (более современная элементная база). В международных аэропортах устанавливают системы ILS категорий 1, 2, 3. Ранее в СССР использовались системы посадки СП-50 (хуже 1-й категории), СП-50М (1-й категории) и СП-68 (2-й категории) [2, стр.257]. Эти системы имеют одинаковый принцип действия и относятся к системам типа СП-50. В настоящее время системы типа СП-50 практически не используются. *

**

VOR - Very-high-frequency Omnidirectional Range- курсовой всенаправленный маяк УКВ-диапазона DME - Distance-Measuring Equipment - дальномерная система ILS - Instrument-Landing System - система инструментальной посадки

14 Аппаратура "Курс МП-70" обеспечивает работу как с маяками типа ILS, так и с маяками типа СП-50, а по своим параметрам относится к 3-й категории ICAO [3, стр.147]. 4.2. Структура сигнала стандартного VOR В составе принимаемого на самолёте сигнала от маяка VOR имеются сигналы опорной фазы и переменной фазы. Фаза опорного сигнала не зависит от положения самолёта относительно маяка, а фаза переменного сигнала зависит от направления приёма. Измеряя разность фаз между ними в точке приёма, можно определить направление на маяк. Рассмотрим процесс формирования сигнала VOR (рис.1). Антенна маяка VOR имеет диаграмму направленности (ДН) по напряжённости поля 1+ m cosϕ при m=0,3 (улитка Паскаля). По форме эта ДН близка к форме окружности со смещённым центром. ДН антенны маяка вращается со скоростью 30 об/сек (Fвр = 30 Гц). Пусть в момент t = 0 максимум ДН направлен на магнитный север, т.е. магнитный меридиан проходит через ось симметрии ДН. Отметим, что все маяки VOR ориентированы на магнитный север (северный магнитный полюс находится к северу от Канады, на острове Принца Уэлльского). Положение наблюдателя (самолёта) относительно маяка VOR принято характеризовать магнитным азимутом (магнитным пеленгом), т.е. углом между магнитным меридианом, проходящим через маяк, и направлением от маяка на наблюдателя. Угол измеряется от магнитного меридиана по часовой стрелке от 0 до 360 град. В дальнейшем вместо термина "магнитный азимут" ("магнитный пеленг") будем употреблять термин "азимут". Таким образом, на рис.1а азимут наблюдателя А равен 0 град, а азимут наблюдателя В равен α. Пусть в момент t=0 напряжённость поля излучения антенны в направлении 0W и 00st равна 1, в направлении 0N равна 1+m, а в направлении 0S равна 1-m. Предположим, что маяк излучает немодулированную несущую f0. Тогда сигнал, принятый наблюдателем А, можно записать в виде u A = U m 1 + m ⋅ cos 2π Fв р t cos 2π f 0 t (п.1)

[

(

)]

а сигнал, приятый наблюдателем В, в виде uB = U m 1 + m ⋅ cos 2π Fв р t − α cos 2π f 0 t

[

(

Эпюры этих напряжений изображены на рис.1в.

)]

(п.2)

15

Таким образом, в точках А и В наблюдатели получили на входах приёмников амплитудно-модулированный сигнал. Коэффициент модуляции m для маяков VOR равен 30%. В т. А максимум модулирующего напряжения достигается в момент t0, а в т. В - в момент t1. Если бы наблюдателю В был известен момент времени t0, то измеряя t1- t0 и зная частоту вращения ДН, можно было бы вычислить свой азимут α. Для того, чтобы сообщить наблюдателю момент совпадения максимума ДН с направлением на магнитный север (т.е. момент t0), в маяке формируют сигнал

16 "Опорной фазы" - гармонику частотой 30 Гц, максимум которой соответствует моменту t0 (рис.2а) и сигнал поднесущей - гармонику частотой 9960 Гц. Поднесущую модулируют по частоте сигналом "Опорной фазы" с девиацией частоты ± 480 Гц таким образом, что в момент совпадения максимума ДН с направлением на север сигнал поднесущей имеет максимум частоты, равный 10440 Гц (рис.2б).

Далее частотно-модулированной поднесущей модулируют излучаемый маяком сигнал по амплитуде с коэффициентом модуляции 30%. На рис.2в показан ВЧ сигнал, принимаемый наблюдателем В. Его результирующая огибающая имеет сложный вид и содержит в себе информацию об "Опорной фазе" и о "Переменной фазе" (временные масштабы на рис.2 искажены). В приёмнике после амплитудного детектирования выделяют результирующую огибающую, а затем, после дальнейшей обработки, из неё выделяют сигнал "Опорной фазы" и "Переменной фазы". Измеряя разность фаз между ними, вычисляют азимут наблюдателя. Следует отметить, что в действительности сигнал VOR описанного выше вида может формироваться различными способами, например, с помощью двух антенн - одной неподвижной и одной подвижной, или за счёт электронного вращателя и т.д. [2]. В системе VOR предусмотрена возможность опознавания маяка. Для этого используют тональную модуляцию несущих колебаний частотой 1020 Гц, а сообщение передают кодом Морзе. Используют также модуляцию речевым сообщением.

17

4.3. Система ILS 4.3.1. Состав наземного оборудования. В радиомаячных системах посадки пространственная траектория захода на посадку (глиссада планирования) формируется курсовым и глиссадным радиомаяком (рис.3). Курсовой маяк задаёт вертикальную плоскость (плоскость курса), проходящую через ось взлётно-посадочной полосы (ВПП). Глиссадный маяк задаёт наклонную плоскость (плоскость глиссады), которая в пересечении с плоскоθ ≈ 20 40'. стью курса даёт глиссаду. Оптимальный угол глиссады В соответствии с нормами ICAO на системы посадки 1,2 и 3 категорий дальность действия курсового маяка должна быть не меньше 46 км, глиссадного 18,5 км [3, стр.126]. Вдоль прохождения оси ВПП со стороны захода на посадку устанавливают 2 или 3 маркерных радиомаяка. Маркерный маяк имеет ДН, направленную вертикально вверх. Его несущая частота (75 МГц) модулируется определённой звуковой частотой, позволяющей опознать его на слух: 3000 Гц - ближний маяк, 1300 Гц - средний и 400 Гц - дальний. Назначение маркерных маяков - звуковая и световая сигнализация о пролёте характерных точек глиссады. Например, в системах посадки 2-й категории пролёт среднего маяка означает начало визуального наведения, а пролёт ближнего - момент пролёта высоты принятия решения: выполнять посадку или уходить на второй круг.

4.3.2. Принцип формирования курсового сигнала отклонения. Курсовой маяк ILS-L (ILS-Localize) формирует в пространстве поле излучения, амплитудно-модулированное одновременно двумя частотами - 90 Гц и 150 Гц (рис.4а). В плоскости посадочного курса, т.е. вдоль ВПП, глубина модуляции каждой из этих частот m90 = m150 = m = 20%. Если самолёт отклоняется от плоскости курса вправо (со стороны захода на посадку), то увеличивается глубина модуляции частотой 150 Гц и уменьшается глубина модуляции частотой 90 Гц, т.е. m150 > m90. Если самолёт отклоняется влево, то m150 < m90 . Величину m90 - m150 называют разностью глубин модуляции (РГМ). Технические пути создания такого поля различны и изложены, например, в [1] - [5]. Процесс формирования поля излучения можно пояснить наиболее наглядно на примере курсового маяка посадочной системы 1-й категории (наименее точной).

18

19

20 В курсовом маяке 1-й категории поле формируют с помощью двух антенн (рис.4а), ДН которых F150(ϕ) и F90(ϕ) пересекаются. Антенны А1 и А2 запитываются в фазе от одного генератора ВЧ с частотой fk , а модуляция осуществляется таким образом, что нулевые фазы модулирующих напряжений совпадают в каждый 3-й период частоты 90 Гц и в каждый 5-й период частоты 150 Гц, и с момента совпадения эти напряжения возрастают в одном и том же направлении рис.4б,в). Антенны А1 и А2 формируют два синфазных поля, которые в пространстве складываются и образуют суммарное поле ek с амплитудой Ek (1) e k = E k [1 + m90 sin(2π 90t ) + m150 sin(2π 150t )] ⋅ cos 2πf k t , где Ek, m90 и m150 зависят от угла ϕ. Установленный на самолёте приёмник сигналов курсового маяка выделяет (после усиления и амплитудного детектирования) огибающую А сигнала: A = m90 sin( 2π 90t ) + m150 sin( 2π 150t ) (2) На рис.4г изображена огибающая при m90 = m150 = m = 20 %, т.е. соответствующая оси ВПП. Выделенную огибающую подают в приёмнике одновременно на входы двух полосовых фильтров - 90 Гц и 150 Гц. При равенстве коэффициентов пропускания фильтров на их выходе получают сигналы: (3) u 90 = U 90 ⋅ sin(2π 90t ) = k 1 m90 sin( 2π 90t ) max

u150 = U 150

max

⋅ sin(2π 150t ) = k 1 m150 sin(2π 150t ) ,

(4)

где k1 - коэффициент пропорциональности; U 90max = k 1m90 и U 150max = k1m150 - амплитуды сигналов. Далее сигналы подают на выпрямители и получают токи I90 и I150 , пропорциональные амплитудам U90max и U150max , т.е. пропорциональные глубинам пространственной модуляции m90 и m150 : I 90 = Sε k ⋅ m (5) 90

, (6) I 150 = S ε k ⋅ m 150 где S ε k - коэффициент пропорциональности. Вычитая токи друг из друга, получают ток отклонения (или разностный ток) (7) ε k = I 90 − I 150 Ток ε k является информативным параметром сигнала курсового канала ILS. Выразим его через РГМ: ε k = S ε k (m − m ) (8) 90

150

Разностный ток ε k используют для отклонения стрелки курсового индикатора положения и обычно измеряют в микроамперах (мкА). Величину (9) Sε k = ε / РГМ k

называют крутизной характеристики курсового приёмника. Для курсового маяка ILS принято также использовать следующие понятия:

21 1. Стандартный испытательный сигнал центрирования - сигнал, для которого РГМ≤0,2% (≤ 0,002). 2. Стандартный сигнал отклонения - сигнал, для которого РГМ = 9,3% (0,093). 3. Курсовой сектор - область углов влево и вправо от оси ВПП, ограниченная значениями РГМ=15,50. Обычно курсовой сектор равен 4 ... 6 град (±2 ... 3 град). Удобно также ввести крутизну углового отклонения ку р совой секто р/2 Sϕ = (10) РГМ (= 15,5%) Примем для расчётов курсовой сектор равным 4град, тогда 2 Sϕ = = 12 ,90г р ад / ед. РГМ = 0,225 р ад / ед , РГМ 0,155 Если крутизна углового отклонения выражена в рад/ед.РГМ, то у порога ВПП линейное отклонение самолёта от оси ВПП равно L=[(длина ВПП)+(удаление маяка от конца ВПП)]⋅Sϕ⋅РГМ (11)

4.3.3. Глиссадный канал ILS. Глиссадный маяк ILS-G (Glide slope) формирует в пространстве поле излучения, одновременно модулированное двумя частотами - 90 Гц и 150 Гц. На глиссаде глубина модуляции каждой из этих частот равна 40%. Если самолёт отклоняется вниз от глиссады, то увеличивается глубина модуляции частотой 150 Гц и уменьшается глубина модуляции частотой 90 Гц, и наоборот. Принцип формирования глиссадного сигнала отклонения полностью совпадает с курсовым. Информативным параметром сигнала глиссадного канала является ток отклонения εг: ε г = S ε г (m − m ) = S ε г ⋅ РГМ (12) 90 150 где Sε г = ε / РГМ - крутизна характеристики глиссадного приёмника. г Для глиссадного маяка ILS принято также использовать следующие понятия: 1. Стандартный испытательный сигнал центрирования - сигнал с РГМ ≤ 0,2% (≤ 0,002). 2. Стандартный сигнал отклонения - сигнал с РГМ = 0.092. 3. Глиссадный сектор - область углов вверх и вниз от глиссады, ограниченная значениями РГМ = 17,5%. Размеры глиссадного сектора зависят от категории системы посадки и угла наклона глиссады θ0. Для оптимального угла наклона глиссады и 2-й и 3-й категории системы посадки сектор глиссады равен 1,1 ... 1,5 град (± 0,53 ... 0,75 град). Удобно также ввести крутизну углового отклонения

22

Sθ =

глиссадный секто р / 2 РГМ ( = 17 ,5%)

(13)

Примем для расчётов глиссадный сектор равным 1,3 град. Тогда Sθ =

0,65 = 3,71 г р ад / ед. РГМ = 0,065 р ад / ед. РГМ 0,175

(14)

Если крутизна углового отклонения выражена в рад/ед.РГМ, то у порога ВПП линейное отклонение самолёта H от глиссады равно H = ( удаление маяка от по рога ВПП ) ⋅ Sθ ⋅ РГМ

(15)

4.4. Аппаратура "Курс МП-70" 4.4.1. Состав аппаратуры и выбор режима Аппаратура "Курс МП-70" состоит из двух полукомплектов, каждый из которых может работать самостоятельно. Общими для полукомплектов являются две антенны (курсовая и глиссадная), селектор режимов, маркерный радиоприёмник, выпрямитель, блок встроенного контроля и индикатор углов. В состав каждого полукомплекта входят: устройство навигационнопосадочное, пульт управления, селектор курса и командно-пилотажный прибор. Устройство навигационно-посадочное состоит из курсового и глиссадного приёмников, низкочастотного блока и блока посадки. Включение каждого полукомплекта осуществляется тумблером на пульте управления полукомплектом. Описание аппаратуры "Курс МП-70" приведено, например, в [3]. Курсовой приёмник предназначен для работы на одном из 200 каналов в диапазоне 108,00 ... 117,95 МГц (2,78 ... 2,54 м) с разносом между каналами 0,05 МГц. Из 200 каналов для VOR отведено 160 каналов, для курсовых маяков ILS-L 40 каналов. Глиссадный приёмник предназначен для работы на одном из 40 каналов в диапазоне 329,15 ... 335,00 МГц (0,91 ... 0,89 м) с разносом между каналами 0,15 МГц. Частота курсового приёмника набирается на пульте управления с помощью двух ручек - единицы МГц и доли МГц. Набор частоты одного из каналов однозначно определяет режим работы - навигация или посадка. Если на пульте управления установлена частота курсового маяка ILS-L, то это однозначно определяет частоту настройки глиссадного приёмника. Пусть, например, на пульте управления 1 установлена частота 108,00 (частота VOR). В этом случае полукомплект 1 переходит в работу с маяком VOR, т.е. в режим навигации. Если, например, на пульте управления 1 установлена частота 108,10 (частота курсового маяка ILS-L), то полукомплект переходит в режим посадки. Если при этом на селекторе режимов переключатель ILS - СП-50 находится в положении ILS, то глиссадный приёмник будет автоматически настроен на частоту 334,70 МГц.

23 4.4.2. Командно-пилотажный прибор В составе командно-пилотажного прибора имеется нуль-индикатор с вертикальной и горизонтальной планками и два блинкера - азимутальный и глиссадный (см. рис.5). Азимутальный блинкер срабатывает (закрывается) при наличии устойчивого сигнала от маяков VOR или курсового ILS-L , а глиссадный - от ILS-G. Вертикальная планка нуль-индикатора показывает отклонение от заданного курса полёта в режиме посадки или навигации, а горизонтальная планка - отклонение от плоскости глиссады при посадке. Обратите внимание, что центр неподвижной шкалы соответствует продольной оси самолёта, подвижная вертикальная планка совпадает с плоскостью курса, задаваемой маяком ILS-L или VOR, а подвижная горизонтальная планка - с плоскостью глиссады, задаваемой маяком ILS-G. При посадке точка пересечения планок соответствует глиссаде. Если, например, при посадке вертикальная планка отклонилась вправо, а горизонтальная - вверх, то это означает, что самолёт находится по отношению к глиссаде слева внизу. Для удобства выполнения лабораторной работы характерные точки на шкале нуль-индикатора обозначены на рис.5. Аппаратура "Курс МП-70" рассчитана на использование нуль-индикатора с током полного отклонения 150 мкА. На стенде установлен нуль-индикатор с током полного отклонения 250 мкА, поэтому отклонение планок на нём составляет 60% от того значения, которое можно наблюдать на согласованном нульиндикаторе. При выполнении отчёта следует полагать, что установлен нуль-индикатор на 150 мкА. Для такого индикатора зависимость положения планки от тока приведена на рис.5. 4.4.3. Функциональная схема "Курс МП-70" в режиме VOR. Функциональная схема "Курс МП-70" в режиме VOR приведена на рис.6 (один полукомплект). Сигнал от маяка принимается курсовой антенной и далее поступает в приёмник. Приёмник выполнен по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты: первая промежуточная частота 18,5 МГц, вторая 2,04 МГц. В качестве первого гетеродина используется синтезатор частоты. С помощью амплитудного детектора выделяется результирующая огибающая сигнала (см.рис.2в), которая содержит в себе информацию о сигналах "Опорная фаза" и "Переменная фаза". Сигнал "Опорной фазы" 30 Гц выделяется из огибающей с помощью последовательно включённых полосового фильтра, ограничителя и частотного детектора.

24

25

26 Результирующая огибающая (с выхода амплитудного детектора) и сигнал "Опорной фазы" (с выхода частотного детектора) подаются на два практически одинаковых по характеристикам канала: ручной (основной) и автоматический (контрольный). Выходным прибором автоматического канала является вращающаяся шкала указателя азимута на передней панели навигационно-посадочного устройства (УНП). С помощью электромеханической передачи показания азимута транслируются на индикатор углов, где 1-му полукомплекту "Курс МП-70" соответствует стрелка с цифрой "1", а второму - с цифрой "2". Выходным прибором ручного канала является нуль-индикатор команднопилотажного прибора. Ручной канал используется для полёта на маяк и от него (см. п. 4.4). Отклонение от направления на маяк сигнализируется в виде отклонения вертикальной планки нуль-индикатора. Как в ручном, так и в автоматическом каналах "Переменная фаза" выделяется из результирующей огибающей с помощью ФНЧ, а сигнал "Опорная фаза" поступает в обоих каналах на фазовращатели. Далее в каждом канале сигналы "Опорная фаза и "Переменная фаза" подаются на фазовый детектор. На его выходе уровень и полярность сигнала определяются разностью фаз сигналов "Опорная фаза" и "Переменная фаза". После фазового детектора дальнейшее прохождение сигнала отличается в обоих каналах. В автоматическом канале сигнал с выхода фазового детектора используется (после преобразования) для вращения двигателя следящей системы, причём полярность напряжения с выхода фазового детектора управляет направлением вращения. Двигатель вращает фазовращатель автоматического канала до тех пор, пока сигнал на выходе фазового детектора станет равным нулю. В ручном канале сигнал с выхода фазового детектора отклоняет вертикальную планку нуль-индикатора. Чтобы сделать сигнал на выходе фазового детектора равным нулю, надо повернуть ось фазовращателя ручного канала на "Селекторе курса". Угол (в градусах) поворота оси фазовращателя ручного канала можно наблюдать на счётчике "Селектора курса". Предположим, что следящая система автоматического канала отработала сигнал рассогласования, т.е. свела к нулю напряжение на выходе фазового детектора, и при этом на индикаторе углов установилось значение азимута α, т.е. значение угла, на который следящая система повернула ось фазовращателя автоматического канала. Если на "Селекторе курса" на такой же угол α повернуть ось фазовращателя ручного канала, то напряжение на выходе детектора ручного канала будет равно нулю и вертикальная планка нуль-индикатора займёт центральное положение. Именно таким образом реализуется одна из важнейших функций VOR - полёт по трассе от одного маяка до другого (по ломаным линиям), причём по отношению к каждому маяку этот полёт складывается из полёта "на маяк" и полёта "от маяка". Рассмотрим численный пример. Пусть самолёт находится в точке В (рис.1). Предположим, что после настройки приёмника на частоту маяка следящая система отработала (измерила) азимут 60 град. Для полёта "на маяк" уста

27 новим на "Селекторе курса" 60 град. Вертикальная планка нуль-индикатора займёт центральное положение. Если подать напряжение отклонения с нуль-индикатора на автопилот, то полёт можно выполнять автоматически. Для того, чтобы сигнализировать о моменте пролёта над маяком, существует схема "ОТ" - "НА", которая работает следующим образом. Напряжения "Опорной фазы" 30 Гц с выходов фазовращателей ручного и автоматического каналов суммируют векторно, с учётом сдвига фаз между ними. Если на "Селекторе курса" установлено то значение азимута, которое отработано следящей системой, то сигналы "Опорной фазы" синфазны и результирующее колебание имеет удвоенную амплитуду. Если значения на шкале азимута и"Селектора курса" отличаются на 180 град, то амплитуда результирующего колебания равна нулю. Это произойдёт, когда самолёт пролетел маяк и продолжает тем же курсом двигаться дальше, т.е. азимут становится равным 60+180=240 град для рассмотренного выше примера. В схеме "ОТ"-"НА" измеряется амплитуда результирующего колебания и по результатам измерения принимается одно из альтернативных решений - "ОТ" или "НА". Лампочка с соответствующим названием загорается на пульте управления. Необходимо отметить следующее. Фазовые детекторы построены таким образом, что для получения на их выходе нулевого напряжения необходимо иметь сдвиг фаз 90 град или 270 град между подаваемыми на них сигналами "Опорная фаза" и "Переменная фаза". Поскольку в качестве фазовращателей в "Курс МП-70" используются СКВТ, то их необходимо предварительно повернуть на 90 град и этому положению присвоить значение "Азимут 0 град" в автоматическом канале и "0 град" на "Селекторе курса". Иными словами, если на вход аппаратуры подать сигнал, соответствующий азимуту 0 град, когда напряжения "Опорная фаза" и "Переменная фаза" имеют между собой нулевой сдвиг, то на входе фазовых детекторов сигнал "Опорная фаза" будет отставать от сигнала "Переменная фаза" на 90 град. Конечно, для ручного канала это справедливо, если для такого нулевого входного сигнала на "Селекторе курса" набрано нулевое значение угла. В аппаратуре "КУРС МП-70" имеется схема самоконтроля, которая выдаёт сигнал готовности в виде загорания лампочки "Готов. курс", если принимаемый сигнал достаточен для обеспечения нормальной работоспособности и в его составе имеются сигналы "Опорная фаза" и "Переменная фаза". 4.4.4. Функциональная схема "Курс МП-70 в режиме ILS/ Каждый полукомплект аппаратуры "Курс МП-70" состоит из двух независимых и практически идентичных по принципу действия каналов - курсового и глиссадного. Различие между ними заключается в антенне и высокочастотных частях приёмника. Функциональная схема одного из таких каналов изображена на рис.7. Каждый из таких каналов имеет, в свою очередь, два канала - основной и контрольный. Нагрузкой основного канала является нуль-индикатор команднопилотажного прибора, нагрузкой контрольного - сопротивление нагрузки Rнагр..

28

29 С целью повышения надёжности посадки выходные сигналы обоих каналов сравниваются в схеме самоконтроля и сигнал готовности ("Готов. курс" или "Готов. глисс") выдаётся только в том случае, если сигналы на выходах каналов отличаются на малую величину (подробнее схема самоконтроля будет рассмотрена далее). Сигнал от курсового (глиссадного) маяка поступает на курсовую (глиссадную) антенну и далее в курсовой (глиссадный) приёмник. Курсовой приёмник используется в режиме VOR и о нём упоминалось в предыдущем пункте. Глиссадный приёмник по принципу действия аналогичен курсовому. С выхода амплитудного детектора курсового (глиссадного) приёмника огибающая сигнала поступает одновременно на полосовые фильтры 90 Гц и 150 Гц. Выделенная на выходе каждого фильтра низкая частота модуляции маяка поступает на двухполупериодные выпрямители. Нагрузка выпрямителей 90 Гц и 150 Гц является общей и по ней протекает разностный ток ε = I150-I90, пропорциональный РГМ (разность глубин модуляции). Точка +σ имеет относительно точки -σ потенциал:

σ = I 150 ⋅ R1 + I 90 ⋅ R2 Поскольку величина токов I150 и I90 изменяется с изменением РГМ линейно, а R1=R2, то величина σ с изменением РГМ остаётся неизменной и используется в схеме самоконтроля. Изменение суммарного напряжения σ в режиме ILS свидетельствует об изменении уровней сигналов 90 Гц и 150 Гц независимо от того, чем эти изменения вызваны: качеством входного сигнала, неисправностями в цепях приёмного устройства, неудовлетворительной работой системы АРУ, неисправностями в канале усиления суммарного канала 90 Гц и 150 Гц, в фильтрах, детекторах и т.д. Кроме того, для самоконтроля используются разностные токи основного и контрольного каналов. Логика работы схемы самоконтроля отражена на рис.8. В схеме самоконтроля токи основного и контрольного каналов вычитаются один из другого и формируют модуль разности ∆ε = ε осн − ε контр Полученное значение ∆ε сравнивают с переменным порогом, который изменяется от 11 до 25 мкА. Предполагается, что при большом удалении от полосы допускаются большие отклонения от глиссады и большой порог. Если ∆ε не превышает порога, то выдаётся сигнал "да". Суммарные напряжения основного σосн и контрольного σконтр каналов суммируются и полученная сумма Σ = σосн + σконтр сравнивается с двумя порогами - Umax и U min. Если она находится в интервале между этими порогами и ∆ε меньше переменного порога, то выдаётся сигнал готовности.

30 4.5. Система посадки СП-50 В глиссадном маяке СП-50 структура поля и положение ДН в пространстве аналогично глиссадному маяку ILS-G. Отличие состоит в том, что верхний лепесток в СП-50 промодулирован частотой 150 Гц, а нижний - 90 Гц (в ILS-G верхний - 90 Гц, а нижний - 150 Гц).

Курсовой маяк СП-50 создаёт поле, амплитудно-модулированное частотой 60 Гц с глубиной модуляции, зависящей от направления. Вдоль оси ВПП глубина модуляции равна нулю, при отклонении вправо или влево глубина модуляции возрастает. Кроме того, отклонению в разные стороны от оси ВПП соответствует изменение фазы огибающей 60 Гц на 180 град. Для выделения знака огибающей в излучаемое колебание замешивается опорный сигнал 60 Гц с постоянной фазой. Для этого опорным сигналом модулируют по частоте поднесущую 10 кГц, а затем поднесущей модулируют по амплитуде несущее колебание. Таким образом, курсовой сигнал системы СП-50 очень близок по своей структуре сигналу VOR, поэтому для его приёма используется канал VOR аппаратуры.

31 Сигнал азимутального маяка СП-50 проходит в "Курс МП-70" те же пути на функциональной схеме по основному и контрольному каналам, что и сигнал VOR (рис.6): 1. Опорный сигнал: амплитудный детектор приёмника - полосовой фильтр 10 кГц - ограничитель - частотный детектор - фазовый детектор (фазовращатель отсутствует). 2. Переменный сигнал: амплитудный детектор - ФНЧ - фазовый детектор. В фазовом детекторе выделяют сигнал, величина которого зависит, соответственно, от степени отклонения и направления отклонения самолёта от оси ВПП. Сигнал с фазового детектора подают на нуль-индикатор. Суммарную (результирующую) огибающую входного сигнала приёмника, опорный и переменный сигналы можно наблюдать на тех же гнёздах, что и в режиме VOR (рис.6, гнёзда 4,11-14). Подробнее с системой СП-50 можно ознакомиться, например, в [2].

5. Литература 1. Сосновский А.А., Хаймович И.А. Радиоустройства бортовых навигационных и посадочных комплексов самолётов. - М.: Транспорт, 1977. - 216с. 2. Олянюк П.В., Астафьев Г.П., Грачёв В.В. Радионавигационные устройства и системы гражданской авиации: Уч. для вузов. - М.: Транспорт, 1983. 320с. 3. Сосновский А.А., Хаймович И.А Радиоэлектронное оборудование летательных аппаратов: Справочник. - М.: Транспорт, 1987. - 256с. 4. Давыдов П.С., Иванов П.А. Эксплуатация авиационного радиоэлектронного оборудования: Справочник. - М.: Транспорт, 1990. - 240с. 5. Справочник пилота и штурмана гражданской авиации. Русол В.А., Киселёв В.Ф., Крылов Г.О. и др.; Под ред. Васина И.Ф. М.: Транспорт, 1988. 319с. 6. Васильев В.Г. Радионавигационные системы. Лекции изд. ЛЭТИЛИАП, 1980. -62с. (Описана система VOR/DME, а также PM DVOR и PDVOR).

32 СОДЕРЖАНИЕ 1. Состав лабораторной установки ............................................................................ 2 2. Порядок выполнения работы ................................................................................. 2 2.1. Проверка функционирования аппаратуры .................................................... 2 2.1.1. Подготовка к проверке ......................................................................... 2 2.1.2. Проверка функционирования в режиме посадки .............................. 2 2.1.3. Проверка функционирования в режиме навигации .......................... 3 2.2. Исследование режима навигации4 ................................................................... 2.2.1. Подготовка аппаратуры........................................................................ 4 2.2.2. Прохождение сигнала в автоматическом и ручном каналах ............ 4 2.2.3. Логика работы схемы "НА" - "ОТ" (полёт на маяк и от маяка) ....... 6 2.2.4. Измерение чувствительности .............................................................. 6 2.3. Исследование режима посадки ....................................................................... 7 2.3.1. Курсовой канал ILS............................................................................... 7 2.3.2. Глиссадный канал ................................................................................. 8 2.3.3 Курсовой канал СП-50........................................................................ . 9 3. Требования к содержанию отчёта ......................................................................... 9 3.1. Общие требования............................................................................................ 9 3.2. Требования к содержанию отчёта по п.2.2. ................................................. 10 3.3. Требования к содержанию отчёта по п.2.3 .................................................. 11 3.3.1. Курсовой канал ILS............................................................................. 11 3.3.2. Глиссадный канал ILS ........................................................................ 12 3.3.3. Курсовой канал СП-50........................................................................ 12 4. Исходные данные к выполнению отчёта о работе............................................. 13 4.1. Общие сведения об аппаратуре "Курс МП-70", системах VOR,ILS и СП-50.................................................................................................... 13 4.2. Структура сигнала стандартного VOR ........................................................ 14 4.3. Система ILS..................................................................................................... 17 4.3.1. Состав наземного оборудования. ...................................................... 17 4.3.2. Принцип формирования курсового сигнала отклонения. .............. 17 4.3.3. Глиссадный канал ILS. ....................................................................... 21 4.4. Аппаратура "Курс МП-70" ............................................................................ 22 4.4.1. Состав аппаратуры и выбор режима ................................................. 22 4.4.2. Командно-пилотажный прибор ......................................................... 23 4.4.3. Функциональная схема "Курс МП-70" в режиме VOR................... 23 4.4.4. Функциональная схема "Курс МП-70 в режиме ILS/...................... 27 4.5. Система посадки СП-50................................................................................. 30 Литература ................................................................................................................. 31

Графика и компьютерная вёрстка – Андронников В.Б., 2002 г.